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BALANCEO DE LINEAS.

BALANCEO DE LINEAS.

 GENERALIDADES 

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Se le reconoce como el principal medio para producir a bajo costo grandes cantidades de artículos. La producción en línea es una disposición de áreas de trabajo donde las operaciones consecutivas están colocadas inmediata y mutuamente adyacentes, donde los hombres y el material se mueven continuamente y a un ritmo uniforme a través de una serie de operaciones equilibrada.

BALANCEO DE LINEAS.

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El caso donde se debe de equilibrar las líneas es donde varios operarios ejecutan cada uno operaciones consecutivas, trabajando como una unidad donde la tasa de producción dependerá del usuario mas lento.

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Se consideran tres maneras de llevar unidos la fabricación a los operarios, los materiales y máquinas:

BALANCEO DE LINEAS.

1.

2.

3.

Situando al trabajador en un punto dado o en una máquina dada, y llevando hasta el los materiales y herramientas necesarias. Llevando al operario y a las máquinas hasta el material que se ha colocado en una posición física dentro del taller. El operario y el material se llevan hasta donde esta la máquina. Este es el método mas común de fabricación. La máquina está fija, el material se mueve y el operario puede moverse de una máquina a otra según lo exija las necesidades de la fabricación.

BALANCEO DE LINEAS.

 ELEMENTOS A CONSIDERAR EN EL BALANCEO DE LINEAS.  

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Pronóstico de ventas. Producción requerida. Capacidad disponible. Distribución de plantas y estaciones de trabajo. Tipo y secuencia de operaciones.

BALANCEO DE LINEAS.

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Hay 2 tipos de situaciones en el balanceo de líneas y cada uno trata con diferentes consideraciones. Los 2 problemas típicos son: A. B.

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Balanceo de una línea de ensamble. Balanceo de una línea de fabricación.

La diferencia se refiere al tipo de operación que va a ser realizada sobre la línea a balancear.

BALANCEO DE LINEAS.

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Línea de ensamble: Es usado para indicar cualquier línea de producción que realice operaciones puramente de ensamble. Cuando una línea de ensamble es usada para una variedad de productos, es necesario considerar un cierto número fijo de estaciones de trabajo. El problema principal que afrontamos en estos casos es, minimizar el tiempo total de atrasos por medio de de la minimización del tiempo de ciclo en la estación que tenga la mayor cantidad de tiempo de trabajo.

BALANCEO DE LINEAS.

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Ventajas del Ensamble de Líneas.

A. B. C.

 A.

B. C.

Bajo costo unitario, dado un volumen suficiente y su estandarización. Reducción de manejo de materiales. Reducción de distancias viajadas.

Desventajas del Ensamble de Líneas. Inversión alta en maquinaria especializada. La razón de producción es inflexible. Los cambios de diseño, son causales de problemas.

BALANCEO DE LINEAS.

 INFORMACIÓN REQUERIDA PARA EL BALANCEO DE LÍNEAS.

1. 2.

3.

Volumen de producción. Lista de operaciones y sus secuencias. Tiempo requerido para completar cada operación.

BALANCEO DE LINEAS.

 METODOS HEURISTICOS DEL BALANCEO DE LINEAS. A.

B. C.

Método de Kilbridge y Wester. Método de los pesos posicionales. Método de Arcus.

BALANCEO DE LINEAS.

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MÉTODO DE KIBRIDGE & WESTER:

Considera restricciones de precedencia entre las actividades, buscando minimizar el número de estaciones para un tiempo de ciclo dado. El método se ilustra con el ejemplo siguiente:

BALANCEO DE LINEAS.

•Definir el tiempo de ciclo c, requerido para satisfacer la demanda e iniciar la asignación de tareas a estaciones respetando las precedencias y buscando minimizar el ocio en cada estación. •Considerando un ciclo de 16, se estima que el mínimo número de estaciones sería de 48/16 = 3.

•Observando el tiempo total de 1 y analizando las tareas de 2, podemos ver que la tarea 4 pudiera reasignarse a I.

BALANCEO DE LINEAS.

BALANCEO DE LINEAS.

 Al

reasignarse la tarea 4 a la estación I se cumple el tiempo de ciclo.  Repetimos el proceso con la estación II. Podemos observar que la tarea 5, que se ubica en la estación III, se puede reasignar a la estación II.  La reasignación satisface el tiempo de ciclo.  Repetimos el proceso y observamos que el resto de las tareas pueden reasignarse a la estación III.

BALANCEO DE LINEAS.

La línea se balanceo optimizando el total de estaciones y con un ocio de 0.

BALANCEO DE LINEAS.

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MÉTODO DE HELGESON & BIRNIE:

Consiste en estimar el peso posicional de cada tarea como la suma de su tiempo mas los de aquellas que la siguen. Ejemplo:

BALANCEO DE LINEAS.

 Las

tareas se asignan a las estaciones de acuerdo al peso posicional, cuidando no rebasar el tiempo de ciclo y violar las precedencias.

 La

primera estación se formaría entonces de las tareas 1, 2 y 4 con pesos de 45, 37 y 34. El tiempo total es de 16 y no se violan precedencias.

BALANCEO DE LINEAS.

•La siguiente asignación corresponde a las tareas 3 y 5 con pesos de 25 y 19. •El tiempo total en la estación 2 es de 16.

BALANCEO DE LINEAS.

•La última asignación incluye las tareas 6, 7, 8 y 9, con pesos de 16, 9, 5 y 3 respectivamente. •El tiempo total de la estación 3 es de 16.

BALANCEO DE LINEAS.

 METODO DE B. BRINTON PARA MINIMIZAR TIEMPO DE CICLO DADO DE UN NUMERO DE ESTACIOES DE TRABAJO. 

Este enfoque provee de trabajo a todos los ensambladores y minimiza el tiempo ocioso de toda la línea. Al mismo tiempo se alterará la razón de producción o el tiempo de ciclo, pero en situaciones donde un departamento de ensamble trabaja sobre un número diverso de productos, usualmente estos productos serán para inventarlo.

BALANCEO DE LINEAS.

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DESARROLLO DE MODELO:

Ak = Tiempo requerido para terminar los elementos contenidos en la k-éseima estación de una unidad de productoDk= Tiempo ocioso por ciclo (tiempo de retraso/ciclo) en la estación de trabajo. El tiempo de ciclo para la línea de ensamble es: C= T/q

BALANCEO DE LINEAS.

Para que la solución a un problema de balanceo de líneas sea válido, se necesita que los tiempos de todas las estaciones sean menor o igual al tiempo de ciclo:

Ak < C para k= 1,2,…k. Hay un número mínimo de estaciones de trabajo, km que esta relacionado con el tiempo de ciclo requerido para producir la cantidad mínima especificada por la administración. Expresado así:

Km = (∑Ai / C ) + b

donde < b < 1

BALANCEO DE LINEAS.

De tal manera que b permite a Km ser entero, si se puede lograr el balance perfecto, que es difícil en problemas prácticos, habrá un tiempo de ciclo, Cm asociado con el número mínimo de estaciones el cual es el objetivo de este análisis.

Cm = ∑ Ai/Km con balance perfecto Cm < C Cm = C

si b > 0 si b =0

BALANCEO DE LINEAS.

 METODO PROPUESTO POR M.E.SLAVESON 

Propone un enfoque a este problema en el que se asume un tiempo de ciclo fijo y se busca el número óptimo de estaciones de trabajo. Él define el problema como el de seleccionar alguna permutación de las tareas a realizar dentro de la secuencia de ensamble y una combinación de los elementos en las estaciones tal que:

BALANCEO DE LINEAS.

1)

2) 3)

Las combinaciones seleccionadas de elementos satisfagan los requerimientos de precedencia tecnológica. El tiempo menor de cada estación sea menor o igual al tiempo de ciclo. La suma de tiempos ociosos sobre la línea sea mínimo.

BALANCEO DE LINEAS.

Se utilizará la siguiente notación:

i: Elementos de trabajo (i=1,2…I) movimientos. k: Estaciones de trabajo (k=1,2…K) l: Número de elementos de trabajo K: Número de estaciones de trabajo t: Media de tiempo trabajado (t= 1,2…,T) tiempo productivo en la línea. T: Período de producción analizado. lk: Subconjunto de elementos, i, que están asignados a la estación K.

BALANCEO DE LINEAS.

Ai= Tiempo requerido medido en t unidades de tiempo, para el complemento de i-ésimo elemento en una unidad de producto. C= Tiempo de ciclo de la línea de ensamble en unidades de tiempo/pieza. q= Volumen de producción pronosticado. El tiempo de ciclo para la línea de ensamble resulta ser: C= T/q

BALANCEO DE LINEAS.

El cual asume que es fijo para esta solución. Para poder obtener una solución a este problema, es necesario que: Ai < C. Para i = 1,2,…,I El número mínimo de estaciones de trabajo para una línea de ensamble es el entero más pequeño de los enteros n es mayor o igual a la suma de los tiempos elementales divididos por el tiempo de ciclo. En otras palabras se divide la suma de los tiempo elementales por el tiempo de ciclo, y el próximo número entero hacia arriba es el número mínimo de estaciones de trabajo posibles.

BALANCEO DE LINEAS.

Si consideramos solamente las soluciones con un número de operadores discreto, entonces el número máximo posible de estaciones será I. Supóngase que ahora que f (t) represente el total de tiempo ocioso en las estaciones sobre la línea: F(t) = ∑ (C-∑ Ai) k ielk Ó F(t)= KC - ∑ ( C - ∑ Ai) k ielk

BALANCEO DE LINEAS.

Donde K es el número de estaciones, y esta relación existe porque: ∑ ( C - ∑ Ai) = ∑ Ai k ielk i Entonces: F(t) = KC - ∑ Ai i Pero como C y Ai son fijos podemos concluir que f (t) es mínimo cuando K es mínimo.

BALANCEO DE LINEAS.

Balance Mínimo: Se le denomina así cuando se encuentra Kmin. Esta es la solución mejor posible para un problema en particular, delimitado por ciertas condiciones, pero en casos prácticos se encuentra que el balance mínimo es logrado por sí solo. Ejemplo: Si n de los elementos i tuvieran tiempos mayores que C/2, que es el tiempo del ciclo, { n (i) I Ai > C/2}

Entonces el número mínimo de estaciones factibles es al menos n. A este número mínimo de estaciones factibles lo denotaremos como K fact.

BALANCEO DE LINEAS.

Ejemplo: Supóngase C = y para i= 1,2,3,4 y 5, A1 = 0.8, A2 = 0.5, A3 = 0.7, A4 = 0.3 y A5 = 0.6 5 ∑ Ai = 2.9 i=1 Nótese que: Ai < C para toda i (i=1,2,3,4,5). 5 ∑ Ai /1.0 = 2.9 i=1 Kmin = min n { n enteros I n 2.9} = 3

BALANCEO DE LINEAS.

K fact = { n (i) I Ai > C/2} = 3 Ya que de nuevo n de los elementos i tienen tiempos mayores a ½ el tiempo de ciclo. (A1, A3, A5). Por lo tanto, K = max { Kmin, Kfact} = max {3,3} = 3, lo cual significa que el número menor de estaciones de trabajo que podemos establecer son 3. Sin embargo, las limitaciones en tiempo son tales que una línea con 3 estaciones es imposible y se deberá fijar en 4 el número de estaciones de trabajo.

BALANCEO DE LINEAS.

En otras palabras; no podemos hacer combinaciones entre los elementos de trabajo para tener 3 estaciones sin que nos excedamos en el tiempo de ciclo. La siguiente tabla nos muestra los posibles balances de 4 estaciones que podrían tener.

BALANCEO DE LINEAS.

BALANCEO NO.

1

ESTACION NO.

TRABAJO

TIEMPO

TIEMPO OCIOSO

1

1

0.8

0.2

2

2,4

0.8

0.2

3

3

0.7

0.3

4

5

0.6

0.4 1.1

2

1

1

0.8

0.2

2

2

0.5

0.5

3

3

0.7

0.3

4

4,5

0.9

0.1 1.1

3

1

1

0.8

0.2

2

2

0.5

0.5

3

3,4

1

0

4

5

0.6

0.4 1.1

BALANCEO DE LINEAS.

Basados en el criterio de minimizar los tiempos de ocio, sería indiferente escoger entre los diferentes balances alternativos. Al resolver un problema práctico de balanceo casi siempre existen relaciones de precedencia que se deberán cumplir. Entonces, continuando con el ejemplo tenemos que,

2

5

3

1

4

BALANCEO DE LINEAS.

Basados en esto, nos damos cuenta que ninguno de los balances de 4 estaciones cumple con las relaciones de presencia y por lo tanto la única salida a este problema es la de hacer un balance de 5 estaciones. ESTACIÓN NO.

TRABAJO

TIEMPO

TPO. OCIOSO

1

2

0.5

0.5

2

5

0.6

0.4

3

3

0.7

0.3

4

1

0.8

0.2

5

4

0.3

0.7 2.1